复杂群采空区沉降监测与工程治理综合技术研究

摘要

我国矿业资源储存丰富，在全国各地均有大小型地下矿山的存在。在近年来我国经济飞速发展，对矿产资源的需求也逐渐升高，但我国采矿技术落后，对采矿形成的采空区的治理并没有深刻的意识，因此在我国众多矿山均由大型或特大型采空区的存在。由于这些采空区的存在导致我国矿区上方地表出现了大范围的破坏，如:水土流失、耕地破坏、建筑物失稳、下部开采地压过大等等问题。如何监测这些采空区的沉降情况，了解这些采空区的稳定情况，同时提出合理的治理方案或利用方案，防止地表塌陷并对下部矿产资源的保护成了现阶段我国矿业开采的重要课题，对未来矿产资源的开采、采空区治理等其他方面有着重要的指导作用。 本文根据锡基坑铅锌矿矿体储存条件及采空区实际情况，基于PSInsar技术对矿区采空区地表沉降情况，结合数值模拟其结果进行验证及综合分析，提出采空区治理方案。主要成果包括以下几个方面: 1.利用PS-InSAR技术对覆盖广西平南锡基坑铅锌矿的21景Sentinel-1数据进行处理绘制出地表沉降量分布云图、等值线剖面、观测点沉降速率变化曲线。与传统方法相比PS-InSAR技术大大提高了地表沉降研究的直观性、整体性及预测性。 2.通过数值模拟技术对PS-InSAR技术获得的监测结果进行验证，结果显示:通过PS-InSAR技术获得的采空区沉降区域与数值模拟计算所得的薄弱区域基本一致，通过PS-InSAR技术获得的采空区沉降数据可以为地表沉陷防治、沉降规律总结及采空区治理提供支持。 3.根据数值模拟及沉降监测结果对比现场实际情况，对复杂群采空区进行了治理方案设计。经数值模拟验证，该方案大大减小了整个采空区的应力情况，有助于保持采空区稳定，大大降低了下部矿体开采的风险。

目录

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摘要

第一章绪论

1．1选题背景及意义

1．2沉降监测国内外研究综述

1．2．1沉降监测国内外研究现状

1．3主要研究内容及技术路线

1．3．1主要研究内容

1．3．2技术路线

1．4本章小结

第二章矿山概况

2．1矿区概况

2．1．1矿区地质概况

2．1．2矿体分布及围岩性质

2．2矿区开采历史

2．3矿区开采现状

2．3．1现阶段采空区现状

2．3．2矿山开拓系统现状

2．3．3矿井消防避灾

2．3．4安全避险与“六大系统”

2．3．5开采工艺

2．4本章小结

第三章地表沉降观测网络建立及方案对比

3．1任务概况及目的及方法

3．2方案一常规水准测量地表沉降观测网络

3．2．2沉降观测方案

3．3方案二静态GPS测量地表沉降观测网络

3．3．1作业依据

3．3．2沉降观测方案

3．4方案三PSInSAR地表沉降监测

3．4．1作业依据

3．4．2沉降观测方案

3．5沉降方案技术、经济及优劣势比较

3．6本章小结

第四章基于PSInSAR技术的地表沉降数据处理及数据分析

4．1 PSInSAR基本原理

4．2技术路线

4．3干涉结果及PS点位信息

4．3．1根据PS-Insar干涉结果得矿区范围在影像期间干涉云图

4．3．2 PS点高程变化

4．3．3 PS点位分布

4．4沉降结果及分析

4．4．1矿区整体沉降量及沉降速度

4．4．2矿区范围内等值线剖面情况

4．4．3最大沉降点沉降速率情况

4．5本章小结

第五章采空区稳定性数值模型与分析

5．1建模基本信息

5．1．1矿床特征

5．1．2开采工艺

5．1．3岩体力学参数及矿柱平均强度

5．2数值建模

5．2．1建模方式

5．2．2几何模型与边界条件

5．3数值模型计算分析

5．3．1计算步骤

5．3．2计算分析

5．4本章小结

第六章采空区治理方案设计

6．1采空区治理技术路线

6．1．1采空区治理基本原则

6．1．2采空区治理技术路线

5．2采空区治理设计

6．2．1沉降监测及数值模拟对比分析

6．2．2采空区薄弱矿柱加固方式设计

6．2．3采空区薄弱部位充填处理设计

6．2．4人工隔断采空区设计

6．2．5采空区密闭封堵方式设计

6．3采空区治理具体实施方案及数值模拟情况

6．3．1具体方案及施工过程

6．3．2施工进度计划

6．4．采空区治理方案数值模拟分析

6．5本章小结

7．1结论

7．2展望

参考文献

致谢